45钢的切削力有限元仿真研究

通过有限元仿真软件Deform-3D进行模拟切削,得到切削力分布规律,并分析切削速度、切削深度、进给量对切削力的影响规律。将模拟分析结果与相关文献的试验结果进行对比来验证了有限元切削模型的可用性和有效性。     

钛合金加工切削力的仿真与试验研究

基于有限元方法建立车削钛合金Ti6Al4V的切削仿真模型。通过将Kistler9257B三向车削测力仪测得的主切削力与通过仿真模型获得的主切削力进行对比,验证仿真模型的正确性。通过设计中心复合试验,建立主切削力的数学模型。分析表明:通过试验得到的主切削力与仿真模型获得的主切削力相差小于10%;在所选试验参数范围内,随着背吃刀量增加,主切削力增大;随着刀具前角、切削速度增大,主切削力减小;背吃刀量对主切削力的影响最为显著。     

金属切削过程的三维数值模拟

借助有限元计算软件,建立了三维金属切削有限元模型,模拟了新型的Ti(C,N)基金属纳米陶瓷刀具金属切削过程,得到切削力、刀具磨损、切削温度的变化规律,计算出Ti(C,N)基金属纳米陶瓷刀具切削正火态45号钢时的合理前角.通过实验证明了模拟过程的正确性.相对于二维模拟,三维仿真更加真实地揭示了刀具和工件的切削状态.     

基于FEM-SPH耦合算法的土壤切削仿真研究

建立了旋耕刀和土壤的FEM-SPH耦合仿真模型,基于FEM-SPH耦合算法,采用MAT147土壤材料和国家标准Ⅲ型旋耕刀,结合LS-DYNA971求解器,对土壤切削仿真进行了研究。对旋耕刀切削土壤的耕作过程进行了数值仿真模拟分析,得到了切削力和切土能耗随时间的变化曲线;计算出旋耕刀单刀切土扭矩为8.75N·m,与试验结果接近。通过正交试验分析,耕作深度为主导因子,对切土功率影响较大,调整耕作深度可有效降低土壤切削的功耗,提高耕作效率。研究表明:FEM-SPH耦合算法可有效应用于土壤切削仿真,可为研究土壤的破碎机理和耕作器具的优化设计提供理论依据。     

切削力及切削热影响因素研究

概述切削力和切削热的定义及其对机具的影响,详细分析车削加工中形成切削力与切削热的主要原因,掌握其变化规律,为减少实际生产过程中的动能消耗和刀具损耗提供理论参考。     

基于LS-DYNA的45号钢铣削SPH算法仿真分析

基于LS-DYNA软件的SPH算法对45号钢的铣削过程进行仿真分析,得出45号钢在切削过程中的变形及切屑的形成过程,控制切削速度、进给速度、切削深度等参数,以求得切削参数对切削力的影响.     

薄壁件切削参数模型理论仿真与实验研究

针对薄壁件难加工的特性,从薄壁件加工模型理论分析入手,首先建立不同切削参数的计算模型,并利用有限元软件ABAQUS对模型进行仿真模拟,同时结合薄壁件切削性能探究实验,对实验结果进行分析,与仿真结果进行对比,从铣削力、温度、残余应力、粗糙度等数据,分析切削参数对薄壁件加工性能的影响,结果表明:单一增加进给量时,会使得切削力、温度、残余应力、表面粗糙度增加;单一增加切削深度和切削宽度,虽然能够有效的增加材料去除率,但是,会使得切削力、温度、残余应力、表面粗糙度增加。     

芋头压缩和切削力学特性研究

为了解芋头压缩和切削力学特性,以山东小芋头为试验样本,利用TMS-PRO食品物性分析仪对芋头样本进行压缩试验,计算得出芋头失效应变和弹性模量等参数。利用定制刀具,对芋头在不同切削厚度、不同刀具刃角、不同刀具滑切角情况下进行切削试验,测得切削过程中最大切削力,运用SPSS软件分析变化规律。试验得出:所选芋头样本失效应变为0.314,抗压强度为1.490 MPa,弹性模量为4.751 MPa;随着切削厚度增加最大切削力增大,且切削厚度＞3 mm后增长缓慢;随着刀具刃角的增加最大切削力增加;随着刀具滑切角的增加最大切削力显著减小。对交互试验结果的方差分析,得出切削厚度、刀具刃角和滑切角均对芋头的最大切削力有极显著影响,切削厚度和刀具刃角的交互作用具有显著影响,切削厚度和刀具滑切角的交互作用具有极显著影响。试验分析结果可为芋头收获和加工等机械的设计、制造提供理论依据。      

7075铝合金超声振动铣削仿真研究

为了探究超声振动铣削7075铝合金过程中振幅、频率以及主轴转速对切削力和切削温度的影响规律,利用Advant Edge软件进行仿真分析,通过田口法和单因素控制法对铣削过程进行了探究。结果表明:增大振幅和频率,降低主轴转速有利于减小切削力;随着振幅的增加,切削力先减小后增大,切削温度逐渐增大;随着频率的增加,切削力逐渐减小,切削温度逐渐升高;随着主轴转速的增加,切削力先增大后减小再增大,切削温度呈上升趋势。     

基于灰色关联和主成分分析的车削加工多目标优化

采用田口方法构建以切削速度、进给速度和切削深度为设计变量,以表面粗糙度、切削力和刀具磨损为输出特性指标的车削试验模型,基于灰色关联和主成分分析对车削加工进行多目标优化,灰色关联度计算中的权重系数由输出特性指标的主成分分析获取.钛合金车削加工参数最优的水平组合为A3B1C1,即切削速度为240 m/min、进给速度为0.10 mm/r、切深为0.15 mm,此时表面粗糙度为0.168 μm,切削力为163.636 N,刀具磨损为0.129 mm.     

PCBN刀具切削淬硬钢时倒棱参数对切削过程的影响

研究了聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具切削淬硬钢GCr15时,倒棱刃口几何参数(倒棱宽度和倒棱角度)变化对切削力、切削温度和锯齿形切屑形态的影响规律.结果表明:随着倒棱宽度的增大,主切削力、径向力和切削温度逐渐增大,但倒棱宽度对切屑锯齿化程度影响并不明显;随着倒棱角度的增大,主切削力、径向力和切削温度随之增大,径向力增加尤为显著,倒棱角为20°时,切屑锯齿化程度最低.     

轴向超声振动车削GH4169合金的试验研究

为研究切削速度和进给量对镍基合金GH4169切削时的影响,利用有无轴向超声振动对镍基合金GH4169切削时的切削力、切削温度、表面粗糙度和刀具磨损进行车削试验。结果表明:超声振动能够减缓切屑锯齿化程度;超声振动切削力远低于普通车削,当速度增大时2种加工方式下切削力逐渐靠近;进给量与切削温度、粗糙度和切削力呈正相关;切削速度的增大使得切削温度和表面粗糙度也不断升高,且超声振动切削温度和表面粗糙度显著较低。     

细长轴加工误差补偿原理

通过对细长轴在切削加工过程中受力和受热变形简化模型的分析,运用弹性力学和传热学理论,建立由切削力、工件自重和切削热引起的轴加工误差数学模型,并运用误差补偿技术适时修正加工误差,有效地提高细长轴的加工精度.     

钛合金高速铣削残余应力的有限元分析

将钛合金Ti6Al4V高速铣削加工过程简化为二维切削有限元模型,运用ABAQUS分析得到了各因素以及顺次铣削对工件已加工表面残余应力的影响。由结果得出:表面残余应力随着刀具前角的增大而逐渐减小,随切削速度的增大而增大,切削深度影响较小。     

最小量润滑精密车削中切削液的渗透

分析了最小量润滑(MQL)切削中供液方位、供液距离等因素对切削液渗透能力的影响.在SB-CNC超精密数控机床上进行了MQL车削45号钢试验,通过对切削力、表面粗糙度和切屑形态的研究表明:喷嘴位于主后刀面且距刀尖20 mm处供应较大量的切削液能达到良好的切削效果.     

葡萄嫁接苗木的切削特性研究

为给葡萄苗木嫁接机的切削装置提供设计依据和相关参数,研制苗木切削参数测量装置。该装置由切削模块、测控模块和支架模块三部分组成,可控制嫁接刀按设定速度切削,并可实时记录切削阻力、位移及速度等参数。选取SO4型葡萄砧木作为研究对象,对砧木切削阻力、切面质量随切削参数的变化规律进行试验研究。试验结果表明：增大切削速度可减少切面组织损伤,一般来说,当切削速度≥4 mm/s时,即可获得较理想的切面质量;粗度7.5～10.5 mm的砧木,当切削速度控制在4～10 mm/s之间,最大切削阻力最小,可称其为合理切削速度;在合理切削速度范围中的最大切削功在5.05 J左右;在合理切削速度范围内切削阻力随砧木粗度的增加而增大,最大切削力为728 N;该研究可为嫁接机切削装置的设计提供参考依据。     

链式深耕机刀具切削土壤数值模拟

为解决南方山区地形复杂问题,研制了一种小型履带式链式深耕机,设计要求是要达到耕深25cm。为此,应用有限元分析理论及Solid Works建立刀具模型,导进ANSYS/LS-DYNA软件中,创建了土壤的几何模型,然后运用该软件对单个刀具切削土壤过程进行数值模拟,旨在揭示单个刀具-土壤的工作机理。同时,对其切削力以及切削深度进行了分析,验证了所研制出的深耕机可以满足25cm的设计耕深要求,而且得到一个周期内刀具切削土壤的Von Mises Stress等效应力云图,为分析切削力及深耕机刀具与土壤相互作用的数值模拟方面的研究提供了参考。     

基于有限元分析的高温合金切削工艺参数优化

课题组阐述了GH4169的三维有限元建模技术,以期对其进行精确的仿真。采用有限元分析技术对高温合金GH4169进行了数值模拟,采用PCBN技术和PCD技术分析了GH4169合金的切削力及切削温度。对比试验数据与模拟数据,得到了在不同的切削过程中切削力、切削温度的变化情况,为进一步优化加工参数奠定了基础。     

刀具磨损状态监测与车削加工仿真研究

为研究刀具磨损量与切削力之间的关系,在车削过程中,通过测力仪采集得到切削力数值,通过影像测量仪测量刀具的磨损量。通过实验,研究切削力与刀具磨损的相关性,得出刀具切削力变化与磨损变化是一致的。通过Deform 3D软件对车削加工过程进行仿真,然后将模拟结果与实验结果进行了比较,为实际生产参数的选择提供理论依据。     

基于数字化测试技术的CVD刀具精车45钢的工艺参数优化

用CVD涂层刀具精车45钢工件,再采用高端数字化测试系统,对精车成型的45钢工件切屑形态进行比对评价,分析不同工艺参数组合对45钢加工质量的影响规律。结果表明：在切削速度V为395 m·min^-1、进给速度Vf 为0.12 mm·r^-1、背吃刀量ap为0.5 mm的最佳车削工艺参数下,45钢工件的切屑形态较好,其切屑呈弹簧状排出,实现了CVD涂层高速高精加工45钢的车削效果。